[发明专利]高功率光纤激光放大器系统受激拉曼散射抑制方法

说明书

本发明提供一种高功率光纤激光放大器系统受激拉曼散射抑制方法，其通过在高功率光纤激光放大器系统中加入啁啾倾斜光纤光栅以抑制受激拉曼散射。高功率光纤激光放大器系统包括种子源以及光纤放大器，啁啾倾斜光纤光栅连接在种子源和光纤放大器之间。将啁啾倾斜光纤光栅直接接入种子源和光纤放大器之间，利用啁啾倾斜光纤光栅在拉曼波段的高损耗性，对种子源进行滤波，使得种子源在更高功率水平下仍能输出较为纯净的信号光。并且提升光纤放大器的工作效率，提升整体系统的拉曼阈值。

技术领域

本发明属于光纤激光器技术领域，尤其涉及一种抑制受激拉曼散射的方法。

背景技术

光纤激光器具有效率高、光束质量好、体积小、免维护、低运行成本、高光束质量、运转寿命长、易于调制，结构紧凑等优点，在军事、工业等领域应用广泛。伴随着LD亮度的提升和双包层光纤的面世，光纤激光器的输出功率得以大幅度攀升。但是，受激拉曼散射(SRS)是限制光纤激光器功率进一步提升的一个关键性因素。SRS效应在光纤激光器中产生的拉曼散射光是双向传输的，一方面，前向传输的拉曼散射光会与信号光竞争，从而导致信号光功率的下降，影响放大器的正常工作；另一方面，后向传输的拉曼散射光经过放大器放大后进入振荡器，会严重影响振荡器的正常工作，导致振荡器输出下降。另外，激光器的泵浦合束器与LD能够承受的功率都是有限的，后向拉曼散射光经放大后很容易对这些重要的光纤器件造成损坏。

目前，人们已经提出许多方法以抑制受激拉曼散射，各有特点，仍有不足。有人通过利用大模场光纤或特殊波段高损耗光纤来抑制受激拉曼散射，取得了较好的效果，但受限于光纤的制作工艺，应用仍十分有限。有人提出了拉曼兼容的方法，即注入一个前向的拉曼种子光，允许前向拉曼激光与信号激光一起输出，可以有效地将后向拉曼信号抑制在一定范围内，但是输出光谱特性变差，同时光束质量也会受到一定的影响。另有报道利用二氧化碳激光制作的长周期光纤光栅作为滤波器，通过将部分拉曼散射光耦合至包层中进而滤除达到抑制的目的，但是长周期光栅的交叉敏感问题是影响其稳定性的重要因素。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高功率光纤激光放大器系统受激拉曼散射抑制方法。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

高功率光纤激光放大器系统受激拉曼散射抑制方法，其通过在高功率光纤激光放大器系统中加入啁啾倾斜光纤光栅以抑制受激拉曼散射。

本发明中，高功率光纤激光放大器系统包括种子源以及光纤放大器，啁啾倾斜光纤光栅连接在种子源和光纤放大器之间。将啁啾倾斜光纤光栅直接接入种子源和光纤放大器之间，利用啁啾倾斜光纤光栅在拉曼波段的高损耗性，对种子源进行滤波，使得种子源在更高功率水平下仍能输出较为纯净的信号光。并且提升光纤放大器的工作效率，提升整体系统的拉曼阈值。

本发明中：种子源包括泵浦LD光源、泵浦合束器、高反光栅、掺杂光纤、低反光栅，泵浦LD光源有多个，各泵浦LD光源的输出尾纤连接到泵浦合束器的各泵浦臂上，泵浦合束器的输出尾纤之后依次连接高反光栅、掺杂光栅以及低反光栅，泵浦合束器的输出尾纤与高反光栅之间、高反光栅与掺杂光栅之间以及掺杂光纤与低反光栅之间均通过熔接的方式进行连接。高反光栅的反射率通常大于99％，3dB带宽通常为2-4nm。低反光栅的反射率通常不大于10％，3dB带宽通常不大于1nm。低反光栅其中心波长与高反光栅的中心波长相同或者不大于高反光栅的中心波长±0.4nm。种子源的输出激光中包含信号光与Stokes光两种成分。

进一步地，所述光纤放大器为n级光纤放大器，n≥1。在各级光纤放大器之间均通过啁啾倾斜光纤光栅连接，即在第1级光纤放大器与第2级光纤放大器之间、第2级光纤放大器与第3级光纤放大器之间……第n-1级光纤放大器与第n级光纤放大器之间均通过啁啾倾斜光纤光栅连接。将啁啾倾斜光纤光栅置于各级光纤放大器之间，提升各级光纤放大器的工作效率，提升整体的拉曼阈值，进一步提高抑制效果。